网壳结构基本理论课件.ppt

《网壳结构基本理论课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第8章网壳结构的基本理论与分析方式8.1概述8.1.1网壳结构分析设计的主要内容强度验算（构件和节点设计）、稳定性验算（构件稳定和结构整体稳定）——承载能力极限状态变形验算（节点位移）——正常使用极限状态内力、变形验算模型：常规小变形、小应变、线弹性整体稳定性验算模型：考虑几何非线性规模不大的网壳：只进行使用阶段的结构分析和验算规模较大网壳：根据具体情况进行施工阶段结构分析和验算8.1.2网壳结构的荷载和作用静荷载：恒荷载（结构和屋面自重、屋面悬挂荷载）可变荷载（屋面施工荷载、积灰荷载、雪荷载、吊车荷载、风荷载的平均风效应）动荷载：地震作用、风荷载脉动风成分此外：温度变化、支座沉

2、降风荷载：重要荷载之一。风载体型系数可按荷载规范或风洞实验。风振效应问题。地震作用：水平地震作用（与网架的区别）。7度区，网壳可不进行竖向抗震验算，但必须进行水平抗震验算。8、9度区，水平、竖向抗震验算。8.1.3网壳结构分析的计算模型空间杆单元：双层网壳空间梁单元：单层网壳节点约束退化的梁单元（一端刚接、一端铰接）：局部双层网壳荷载（通过檩条传递）：按静力等效原则等效为集中荷载悬挂灯具等局部荷载要考虑局部弯曲内力支承条件：双层——二向可侧移、一向可侧移、无侧移的铰接支座或弹性支座单层：二向可侧移、一向可侧移、无侧移的铰接支座或刚接支座、弹性支座8.2网壳结构分析的计算方法及其分

3、类离散化方法：有限单元法（步骤）连续化方法：拟壳法（通过刚度等代比拟为光面实体壳，按弹性薄壳理论得到解析解）。初步设计时可用，可以利用球面壳或柱面壳的已知解答。静力荷载效应：有限单元法动力荷载效应：地震——振型分解反应谱法、时称分析法风荷载——频域分析法、时称分析法稳定分析：几何非线性的有限单元法（全过程分析）。小跨度、规则网壳，标准公式。8.3网壳结构分析的有限单元法——空间刚架位移法总思路：8.3.1基本假定（1）梁单元为等截面双轴对称直杆（2）不考虑剪切变形的影响（通常杆件细长）（3）结构符合小变形假定（4）材料为各向同性的小应变线弹性材料（5）荷载仅作用在节点上8.3.2

4、空间梁单元的坐标系定义及坐标变换矩阵1、梁单元的坐标系定义局部坐标系、整体坐标系整体坐标系下的节点力向量、节点位移向量：局部坐标系下的节点力向量、节点位移向量：2、坐标变换8.3.3两端刚接空间梁单元单刚（虚功原理）1、局标下单刚（1）几何关系梁单元内部任意一点位移和节点位移之间的关系梁单元任意一点的应变：(2)物理关系梁单元中任一点的应力：（3）虚功原理梁上无荷载，处于平衡状态的空间梁单元，要满足虚功原理：节点轴向力与位移的关系：节点扭矩与位移的关系：2、整体坐标系下单刚8.3.4一端刚接一端铰接空间梁单元单刚1、局标下单刚2、整体坐标系下单刚8.3.5基本方程及总刚矩阵8.3

5、.6边界条件支座沉降及施工安装荷载同空间桁架位移法（包括斜边界）8.3.7温度变化、温度应力计算温度效应有两种情况：（1）所有构件存在等温度差Δtx（2）杆件上下表面之间存在温差Δtxy温度效用计算基本思路：约束各节点，求解杆件固端节点内力；求解各节点的不平衡力；将节点不平衡力反作用于结构，释放节点约束；空间刚架位移法求解节点位移、杆件内力；叠加固端力和节点不平衡力引起的杆件内力，即为杆件温度内力。8.3.8单元内力计算1、两端刚接空间梁单元轴力第9章网壳结构的抗震分析9.1网壳结构的动力特性自振方程：球壳：（1）频率密集。截断频数要超过网架。（2）应同时考虑水平振型和竖向振型（

6、不同于网架）（3）跨度增大，刚度减小（4）厚度增大，刚度提高（5）基频随荷载增大而减小（6）支座约束刚度对前几阶频率影响大，支座刚度大，频率大。双层柱壳：一般规律同球壳矢跨比大于1/6时以水平振动为主，小于等于1/6时以竖向振动为主。实际工程：柱壳基频估算公式：9.2网壳结构的地震反应分析9.2.1网壳的振动方程（1）基本假定A、节点完全刚接或铰接B、质量集中于各节点，只考虑线位移加速度引起的惯性力，不考虑角位移加速度引起的惯性力C、质点上的阻尼力与地面的相对速度成正比，不考虑角速度引起的阻尼力D、支承网壳的基础按地面的地震波运动（2）振动方程9.2.2网壳的抗震分析（1）振型分

7、解反应谱法水平或竖向地震作用效应组合:(2)时程法选取三条波关于多维地震9.3几种网壳结构动内力分布规律9.3.1单层球壳扇形三向网格、肋环斜杆型、短程线型轻屋盖，周边固定铰支座：K8型：水平地震下的动响应较竖向下的强烈水平地震设计宜与下部结构一起分析。9.3.2双层柱面壳纵向分布中间最大，边缘及1/3处较小。横向跨中内力最大。正方四角锥，沿两纵边固定铰支在上弦节点：球壳、柱壳动内力分布规律：（1）水平地震响应大于竖向地震，矢跨比越大越明显（2）矢跨比增大，网壳动静内力比增大，水